Organismos Modelo: Definición, Características y Ejemplos
El término organismo modelo define un especie que se utiliza en el laboratorio para estudiar los procesos biológicos con la suposición de que los hallazgos novedosos en un sistema simple pueden proporcionar información sobre mecanismos similares en otros organismos complejos. Esta expectativa se basa en el principio evolutivo de que todos los organismos vivos se originaron a partir de un ancestro común y comparten características conservadas que hacen posible la vida.
El famoso naturalista Charles Darwin esbozó un imaginario Árbol de la vida representar gráficamente su teoría de la evolución – todas las especies existentes derivaron de unos pocos organismos primordiales y evolucionaron con el tiempo gracias a la variación aleatoria y la selección natural. Un siglo después de la publicación del revolucionario libro “Sobre el origen de las especies por medio de la selección natural", Los estudios genéticos modernos encontraron evidencia de cruzamiento y transferencia de genes entre especies a lo largo del tiempo y el espacio evolutivos, lo que respalda una red de vida en lugar de un árbol. Aunque, el concepto de la Último ancestro común universal (LUCA), una forma de vida con mecanismos complejos para convertir la información codificada en el ADN en ARN y proteínas (es decir, transcripción y traducción), que dio lugar a la gran diversidad de vida en la tierra, sigue siendo válida.
Sin embargo, los diferentes linajes del Árbol de la Vida también han diversificado varios patrones de desarrollo y vías metabólicas durante millones de años de evolución.
Los buenos modelos experimentales comparten las siguientes características:
- facilidad de manipulación en el laboratorio (para realizar experimentos de manera eficiente)
- tamaño pequeño (para hacer crecer más individuos en un espacio reducido)
- ciclo de vida corto (para estudiar más generaciones en periodos cortos de tiempo)
- altas tasas de fertilidad (para producir una gran cantidad de descendientes para análisis posteriores)
En Ciencias de la Vida, la bacteria Escherichia coli (que se encuentra naturalmente en el tracto digestivo humano) y la levadura en ciernes Saccharomyces cerevisiae (utilizados en la preparación de pan, cerveza y vino desde la antigüedad) se encuentran entre los sistemas modelo más utilizados para la investigación, junto con las especies animales modelo Drosophila melanogaster (mosca de la fruta), Cavia porcellus (conejillo de indias) y Mus musculus (ratón).
Arabidopsis thaliana: El modelo superior para la investigación en biología vegetal
Al comienzo de la 20.th siglo, los botánicos comenzaron a utilizar la planta con flores Arabidopsis thaliana (comúnmente conocido como berro thale o berro oreja de ratón) en sus experimentos de laboratorio. Su reducido tamaño lo convierte en una herramienta excelente para la investigación vegetal: Arabidopsis alcanza una altura media de 20-25 cm en la madurez, lo que permite a los científicos cultivar varios individuos en un espacio reducido (cientos de plantas en cámaras de crecimiento y miles en invernaderos). Además, Arabidopsis es una planta anual con un ciclo de vida corto: toma solo 6 semanas desde la germinación de la semilla hasta la maduración de la semilla en condiciones inductivas (días largos, 20-24 C). Por lo tanto, se pueden cultivar varias generaciones en menos de un año.
Otra ventaja radica en su modo de reproducción sexual: las flores se autopolinizan naturalmente y cada fruto (llamado silicua) puede contener hasta 60 semillas. Dado que cada planta alberga varias silicuas, los individuos producen una gran cantidad de hermanos, útiles para estudiar la segregación de las características de la planta. Las semillas son súper diminutas (250 -500 μm de diámetro): aunque son difíciles de manejar, su pequeño tamaño facilita el almacenamiento de grandes poblaciones, haciendo Arabidopsis un gran sistema para estudiar la variación genética y fenotípica.
Desde los 1980s, Arabidopsis ha sido adoptado como un modelo popular en todo el mundo para diferentes campos de investigación de plantas (por ejemplo, estudios de genética de poblaciones y desarrollo, biología celular y molecular, genómica evolutiva, etc.) también porque es susceptible de transformación genética y se convirtió en el primer genoma vegetal en ser secuenciado (2000). Además, las enormes colecciones de materiales biológicos (mutantes, accesiones) y el creciente número de Conjuntos de datos OMICS están disponibles públicamente para la Comunidad cientifica.
Descubrimientos cruciales en Arabidopsis
En las últimas décadas, el uso de Arabidopsis ha aumentado nuestra comprensión de importantes procesos biológicos y fisiológicos como interacciones planta-patógeno, sensor de luz, y reloj circadiano. Además, Arabidopsis fue fundamental para diseccionar las vías genéticas que subyacen a la formación de órganos vegetales como raíces, hojas y flores. Por ejemplo, los estudios moleculares de plantas mutantes promovieron la conceptualización del famoso Modelo ABC de formación de flores. eso explica la interacción entre los factores reguladores involucrados en el desarrollo de las estructuras reproductivas (4 sépalos, 4 pétalos, 6 estambres, 2 carpelos fusionados).
Un miembro valioso de la familia Brassicaceae
Arabidopsis es una mala hierba con una amplia distribución geográfica que también crece a lo largo de las carreteras. Aunque no es una especie relevante para la agricultura, pertenece a la familia de las mostazas que incluye plantas agronómicamente importantes del Brassica género como Brassica napus (colza), brasica rapa (nabo), y varios cultivos de col (col, brócoli, coliflor, coles de Bruselas). Como ejemplo de investigación aplicada, los descubrimientos en Arabidopsis han apoyado la comprensión del desarrollo de la inflorescencia en cultivos comestibles más complejos como Brócoli romanesco.
Enlaces sugeridos
TAIR – Página de inicio (arabidopsis.org)
El modelo ABC del desarrollo floral (cell.com)
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